Universit6 du Qu6bec
Institut national de la recherche scientifique Centre Eau Terre Environnement
CHANGEMENTS
DE LA STRUCTURE
SPATIALE
DES TOURBIERES
DU COMPLEXE
LAGRANDE
DEPUIS
CINQUANTE
ANS OBSERVES
AU MOYEN
D'IMAGES
SATELLITAIRES
PANCHROMATIQUES
A TRES
HAUTE
RESOLUTION
ET DE PHOTOS
AERENNES
Par
Maria
DISSANSKA
Thdse pr6sent6e pour I'obtention du grade de Philosophie Doctor (Ph.D)
en sciences de I'eau Examinateur externe : Examinateur externe : Examinateur interne : Directrice de thdse : Codirecteur de thdse : Jury d'6valuation :
Michelle GARNEAU, UQAM
Richard FOURNIER, Universit6 de Sherbrooke Karem CHOKMANI, INRS-ETE
Monique BERNIER, INRS-ETE Serge PAYETTE, Universit6 Laval
nEsunttE
Plusieurs tourbidres min6rotrophes structur6es du secteur nord-est du bassin versant de la rividre La Grande (Qu6bec, Canada) montrent des signes de perturbation hydrologique r6cente. La d6gradation de lanidres de v6g6tation, l'expansion des mares, la mort des arbres et des arbustes le long de leur bordure, et les m6daillons de v6g6tation au milieu de certains lacs suggdrent une hausse r6cente de la nappe phr6atique r6gionale. Le processus de d6gradation du couvert v6g6tal dans les tourbidres et leur transformation en 6cosystdmes aquatiques caus6s par I'augmentation du niveau d'eau a 6t6 nomm6 < aqualyse >.
Un des indices du ph6nomdne d'aqualyse est le changement du rapport de l'6tendue des compartiments terrestres et aquatiques des tourbidres. Un changement de la structure des tourbidres pourrait modifier leur 169ime d'6couJement et ainsi avoir un impact sur le cycle du carbone. Cependant, malg16 la valeur 6cologique de tourbidres, peu de donn6es existent sur la couverture relative des mares et du couvert v6g6tal et leur d6veloppement corr6latif au fil du temps. En raison de la longue p6riode de temps pour I'initiation et le d6veloppement des mares, des observations directes sont rares et les informations disponibles proviennent de I'analyse stratigraphique et pal6ohydrologiques. Alors, une meilleure connaissance de la dynamique des tourbidres contribuera d une pr6vision efficace des effets du changement climatique sur leur d6veloppement et le stockage d'eau et du carbone ainsi que sur leur apport d'eau dans les r6servoirs hydro6lectriques du bassin versant de la rividre La Grande.
Dans ce contexte, I'objectif principal de cette thdse est de caract6riser les changements de la structure spatiale des tourbidres min6rotrophes structur6es du Complexe LaGrande depuis cinquante ans en pr6cisant la r6partition et l'6tendue des compartiments terrestres et aquatiques d l'aide des images satellitaires panchromatiques d trds haute r6solution et des photos a6riennes noir et blanc des ann6es 1950.
Pour l'identification des tourbidres structur6es et de leurs diff6rentes unit6s morphologiques (mares, lanidres), une approche originale de classification des images satellitaires panchromatiques en trds haute r6solution a d0 €tre d6velopp6e afin de surmonter les limitations li6es au traitement des images d trds haute r6solution et la r6solution spectrale limit6e des images panchromatique ainsi que la nature complexe des tourbidres structur6es.
La m6thodologie d6velopp6e est fond6e sur une classification dite < bas6e objets > qui tient compte non seulement de la r6flectance des objets mais aussi de l'information spatiale et contextuelle. Des bandes de texture ont 6t6 incorpor6es dans le processus de segmentation-classification comme des canaux suppl6mentaires
Les cartes d6taill6es produites d la premidre 6tape de ce projet doctoral ont permis d'6valuer l'6tat 6cologique actuel (en 2003, en 2006) et r6cent (en 1957) ainsi que le changement de la structure des tourbidres min6rotrophes structur6es entre les dates mentionn6es pour deux sites d'6tudes (La Grande-3 et Laforge-1). Afin de mieux comprendre le ph6nomdne d'aqualyse, les quatre aspects principaux de la d6tection des changements d'occupation du sol ont 6t6 abord6s, notamment: 1) la d6tection; 2) l'6tendue; 3) l'identification de la nature, et 4) les particularit6s spatiales du changement. Une analyse bitemporelle de la morphom6trie des mares a 6galement 6t6 r6alis6e dans le but de mieux comprendre le d6veloppement de mares et, par cons6quent, les conditions hydrologiques associ6es. Pour une meilleure interpr6tation des r6sultats, les donn6es m6t6orologiques pr6c6dant I'acquisition de I'image ont 6t6 prises en consid6ration.
Les r6sultats montrent que la m6thode semi-automatique de classification d6velopp6e peut remplacer efficacement l'interpr6tation visuelle et la d6limitation manuelle traditionnellement utilis6es pour l'6valuation 6cologique des tourbidres structur6es sur des photos a6riennes historiques ou des images satellitaires panchromatiques. Les tourbidres sont d6tect6es et d6limit6es avec une trds haute pr6cision. Leurs 6l6ments structuraux sont 6galement classifi6s d un niveau satisfaisant. De plus, la proc6dure (i.e. l'ensemble de r6gles) d6velopp6 s'est montr6e robuste et efficace pour diff6rents environnements du bassin versant (La Grande-3 et Laforge-1).
Les r6sultats montrent une expansion de surface pour la plupart de tourbidres 6tudi6es au d6triment de la for6t environnante .Cela indique que la paludification 6tait un processus actif au cours des 50 dernidres ann6es. L'expansion simultan6e observ6e pour 36 de 40 tourbidres min6rotrophes structur6es suggdre que le climat est le facteur principal pour la paludification. Cependant, le changement dans les compartiments aquatiques et semi-aquatique est plus complexe et asynchrone dans les diff6rentes parties de tourbidres ainsi qu'entre les tourbidres d proximit6. La dynamique de ces compartiments semble sp6cifique pour chaque tourbidre et est contr6l6e par des facteurs autogdnes qui influencent la r6tention d'eau et le ruissellement dans les tourbidres. La taille des tourbidres ainsi que les caract6ristiques du bassin versant (la superficie, le type du couvert v6g6tal) ou les perturbations (ex. feu) ont 6galement une
importance dans la r6ponse des tourbidres structur6es d court (6v6nements pluvieux) et d long terme (changements climatiques). Ces r6sultats sont conformes d ceux d'autres 6tudes pal6o6cologiques et hydrologiques des tourbidres structur6es qui ont montr6 I'importance de leurs propres caract6ristiques physiques sur leur r6ponse aux facteurs hydroclimatiques. En prenant en consid6ration I'augmentation des pr6cipitations pour les r6gions nordiques, telle que pr6vue par les moddles climatiques, on peut s'attendre d ce que le ph6nomdne d'aqualyse des tourbidres qui possddent d6jd de grands compartiments aquatiques se poursuivre tandis que pour les autres, les paramdtres allogdnes et environnementaux vont jouer un r6le d6terminant.
REMERCIEMENTS
Je souhaite d'abord exprimer ma gratitude d Madame Monique Bernier, la directrice de mes travaux, pour m'avoir int6gr6e dans son 6quipe, et pour sa confiance en moi. Je la remercie 6galement pour m'avoir patiemment guid6e, soutenue et encourag6e tout au long de ce parcours. Je la remercie ainsi pour les belles opportunit6s qu'elle m'a offertes au cours de ces ann6es.
Je suis 6galement trds reconnaissante envers M. Serge Payette, mon codirecteur de recherche, pour m'avoir transmis de manidre trds passionnante son savoir sur l'6cologie des milieux humides durant les campagnes de terrain et pour toutes les suggestions judicieuses qu'il m'a donn6es.
J'adresse mes remerciements d M. Karem Chokmani, professeur e l'lNRS, pour les conseils pr6cieux sur le plan scientifique ainsi que pour ses t6moignages d'amiti6.
Je tiens d souligner I'aide technique opportun et attentif de M. Yves Gauthier, M. Jimmy Poulin et Mme Lisa-Marie Pdquet, professionnels de recherche au laboratoire de t6l6d6tection de I ' I N R S .
Je remercie 6galement les 6valuateurs externes de la thdse, Mme Michelle Garneau, M. Richard Fournier, d'avoir accepter de consacrer du temps d la lecture et l'6valuation de ce travail.
Je tiens aussi d t6moigner ma reconnaissance d Kim Huang Huong, Thomas Bergeron, Yann Dribault et Yannick Duguay, 6tudiants a l'lNRS, qui ont particip6 d I'application de la m6thode Delphi.
ll me faut souligner que les travaux pr6sent6s dans cette thdse ont 6t6 rendus possibles grdce au support financier d'Hydro-Qu6bec, d'Ouranos et du Conseil de recherches en sciences naturelles et en g6nie du Canada.
Enfin j'exprime ma reconnaissance d mes parents pour leurs encouragements et surtout d ma petite famille pour m'avoir soutenue avec patience tout au long de mes 6tudes.
\
TABLE
DES
MATIERES
PARTIE I.
SYNTHESE
. . . 6
1.6 Apponr DE LA REcHERcHE (coNTRrBUTroN scrENTrFreuE) ...9
CHAPITRE 2: REVUE DE LA LITTIORATURE... ...13
2.1.1 Tourbi 2.1.3 Ddvelopp
2. 1.4 Changements climatiq
2.2 Survloss rouRBriiREs pARrELEDETECTroN... ...20
CHAPITRE 3: CLASSIFICATION BASfE OBJET DES IMAGES SATELLITAIRES
PANCHROMATTQUES EN TRDS HAUTE nfSOr,UrrON... ...23
2 <
CHAPITRE 4: EVALUATION DES CHANGEMENTS DE LA STRUCTURE SPATIALE DES
4.2.1 Analyse du changement de superficies totale et aquatique des tourbidres entre 1957 et 2003/2006...39 1 9 1 9
4.2.4 Analyse comparative de la morphomdtrie des mares entre 1957 et 2003/2006 ...42
4.2.5 Analyse des conditions mdtdorologiques entre 1957 et 2003/2006 ...43
4.3.1 Occupation du sol pour les deux sites d'dtude : en 1957 et en 2003 pour La Grande-3:et en 1957 et en 4.3.2 Analyse de changement des superficies totale, aquatique et semi-aquatique des tourbiires entre 1957 et
4.3.5 Analyse comparative de la morphomitrie de mares entre 1957 et 2006... ...50
CHAPITRE 5: CONCLUSION
CHAPITRE 6: OBJECT-BASED CLASSIF.ICATION OF VERY HIGH RESOLUTION
PANCIIROMATIC IMAGES FOREVALUATINGRECENT CHANGE IN THE STRUCTURE OF
6.4 CoNcLUsroN AND FUTURE woRKs ... ...123
CHAPITRE 7: RECENT CHANGE IN THE STRUCTURE OF PATTERNED FENS IN THE LA GRANDE RIVER WATERSHED (NORTHERN QUEBEC) USING REMOTE SENSING
ABSTRACT ...127
RESLME....
6s
ANNEXE I : LrSTE DES TOURBTERES ETUDIIfES (LA GRANDE-3)... ...185
ANNEXE 2 : LISTE DES TOURBITRES frUlrnns GAFORGE-1)... ...187
Tableau 3.1 Tableau 4.1 Tableau 4.2: Table 6.1 : Table 6.2 : Table 6.3A Table 6.4 Table 6.5 Table 6.6 Table 6.7 Table 6.8 Table 6.9 T a b l e 6 . 1 0 T a b l e 6 . 1 1 T a b l e 6 . 1 2 T a b l e 7 . 1 : Table 7.2 Table 7.3 Table 7.4 Table 7.5
LISTE
DES
TABLEAUX
Paramdtres de segmentation ...28
Occupation du sol pour les deux sites d'6tude : en 1957 et en 2003 pour
L a G r a n d e - 3 : e t e n 1 9 5 7 e t e n 2 0 0 6 p o u r L a f o r g e - 1 . . . . . . 4 4 Nombre des mares et des petites mares en 1957 et 2006 ...52 Characteristics of the QuickBird images and aerial photographs of the two
s i t e s . . . ; . . . . . . 8 8 Description of all parameters used for the segmentation of the QuickBird
i m a g e s a n d t h e a e r i a l p h o t o g r a p h s a t le v e l s M a n d L . . . . . . 9 5 Class description, number of training samples, and attributes used in the
c l a s s i f i c a t i o n f o r le v e l M . . . : . . . . . . 9 8 R e s u l t i n g d i s t a n c e m a t r i x ( l e v e l M ) . . . . . . 1 0 7 Confusion matrix for QuickBird classification (level M) ... ...110 Confusion matrix for QuickBird classification for four groups of classes
( l e v e l M ) . . . 1 1 1
Confusion matrix for QuickBird classification (level L). ... ...113 Confusion matrix for QuickBird classification only for classes defined for
p e a t l a n d s ( l e v e l L ) . . . . . . 1 1 4 C o n f u s i o n m a t r i x f o r a e r i a l p h o t o g r a p h c l a s s i f i c a t i o n ( l e v e l M ) . . . 1 1 8 Confusion matrix for aerial photographs classification for four groups of
c l a s s e s ( l e v e l M ) . . . 1 1 9
Confusion matrix for aerial photographs classification (level L). ... ...120 Land cover surface areas (m2) for peatland Tl (circled area in Figure 6.7)
i n 1 9 5 7 a n d 2 0 0 3 . . . 1 2 1
Class description
Class division in 3 principal compartments : aquatic, semi-aquatic and
terrestrial ....143
C h a n g e c l a s s e s . . . 1 4 6
Weather stations ...147
Confusion matrix for aerial photographs classification for 12 classes
T a b l e 7 . 6 :
Table 7.7 : Table 7.8 :
Confusion matrix for aerial photographs classification for three principal
c o m p a r t m e n t s ( L e v e l 1 , L a f o r g e - 1 s i t e ) . . . . . . 1 5 0 Statistics summary from application of the Delphi technique ...159 Land cover change 1957 - 2006 for patterned peatlands F23 et F30 ...163
F i g u r e 1 . 1 : F i g u r e 3 . 1 : Figure 3.2 : Figure 3.3 : Figure 4.1 : Figure 4.2: Figure 4.3 : Figure 4.4 : Figure 4.5 : Figure 6.1 : Figure 6.2 : Figure 6.3 : Figure 6.4 : Figure 6.5 :
LISTE
DES FIGURES
Localisation des deux sites d'6tudes dans le bassin versant de la rividre
L a G r a n d e ( Q u 6 b e c , C a n a d a ) . . . . 7 L'enchainement des 6tapes de I'analyse bas6e objet... ...29 La classification d'image QuickBird pour une scdne de la r6gion de
Laforge-1 ...33
La classification de I'ann6e 1957 (photographies a6riennes) et de 2006 (QuickBird) pour la zone encerclde sur la Figure 3.2 dans la r6gion de
Laforge-1 ...34
Cr6ation des objets multitemporels pr6sentant l'intersection entre les objets des classifications des images acquises aux deux dates compar6es
( 1 9 5 7 e t 2 0 0 6 ) . . . 4 1
Dans les tourbidres riches avec a) de v6g6tation arbustive abondante ou b) dans les zones de transition entre les tourbidres et la for6t environnante, certaines mares sont masqu6es et invisibles sur les images satellites panchromatiques et sur les photographies a6riennes noir et
b l a n c . . . 4 7
D6finition des mares ...51
D6mographie des mares et des petites mares ...53 Relations allom6triques entre a) le p6rimdtre et la superficie des mares et
des petites mares; et b) la largeur et la longueur des mares et des petites
m a r e s . . . . . . 5 4 Location of the two study sites within the La Grande River watershed in
n o r t h e r n Q u e b e c , C a n a d a . . . . . . 8 6 QuickBird panchromatic image with superposed road ground control
p o i n t s ( G C P s ) . . . . . . 9 0 Scheme of the multiresolution segmentation (levels 1-3) and the
object-b a s e d c l a s s i f i c a t i o n . . . . . . 9 4 Omnidirectional semivariograms for the nine selected land cover types. ... 105 Comparison between mean GLDV Entropy values for every object calculated in advance with chosen parameters by PCI Geomatica and the same texture measurements calculated for the same objects with
D e f i n i e n s P r o f e s s i o n a l . . . . . . . 1 0 6 Enhancement of details by textural images combined with panchromatic
i m a g e . . . . . . 1 0 8 Figure 6.6 :
Figure 6.7 : Figure 6.8 : Figure 6.9 : F i g u r e 6 . 1 0 F i g u r e 6 . 1 1 Figure 7.1 FigureT.2 Figure 7.3 Figure 7.4 Figure 7.5 Figure 7.6 Figure 7.7 Figure 7.8 Figure 7.9 F i g u r e 7 . 1 0 F i g u r e 7 . 1 1 Figure7.12
Classification of a QuickBird (OB) subimage (2003) of the La Grande-3
s e c t o r . . . . . . 1 1 2 C l a s s i f i c a t i o n d e t a i l s f o r th e e n c i r c l e d p e a t l a n d ( T 1 ) i n F i g u r e 7 .. . . 1 1 5 Comparison between an aerial photographs mosaic from 1957, the
corresponding QuickBird sub-scene from 2003, and their classifications of
t h e T 1 p e a t l a n d , . . . 1 1 7
Area occupied by different land-cover classes in 1957 (in blue) and 2003
( i n re d ) f o r th e p e a t l a n d ( T l ) shown i n F i g u r e 6 . 9 . . . . . . , . . . 1 2 2 Precipitation data for 1957 and 2003 from Kuujjurapik A weather station ...122 Degradation of the plant cover and pool expansion in patterned fens ...131 Location of the two study sites within the La Grande River watershed in
n o r t h e r n Q u e b e c , C a n a d a . . . . . . 1 3 5 Hierarchical organisation of the classes and segmentation-classification
p r o c e s s . . . 1 3 8
Surface area of a) peatland (Sro,"r), b) aquatic compartment (S"0,"), c) semi-aquatic compartement (Sr"n.;rou") and d) terrestrial compartment
(St",,") in 1957 and 2006 for 30 fens in the Laforge-1 study site...151 Relative change in a) the surface area of 30 fens in the Laforge-1 study
site (S), b) their aquatic (S") and c) semi-aquatic (S,") compartments according their size in 1957. The case d) shows the relative change of aquatic compartment of fens according the surface area of their aquatic
c o m p a r t m e n t i n 1 9 5 7 . . . . . . 1 5 3 D i f f e r e n c e i n p e a t l a n d e n v i r o n m e n t . . . . . . 1 5 4 Simultaneous change in aquatic (S") and semi-aquatic (Sr") compartments
o f 3 0 p a t t e r n e d f e n s i n th e L a f o r g e - 1 s t u d y s i t e . . . . . . , 1 5 4 Proportion of three principal compartments for 30 fens (F1 - F30) in the
L a f o r g e - 1 s t u d y s i t e . . . . . . . 1 5 6 Correlation between area proportions of aquatic (S") and semi-aqautic
(S"") compartments for 1957 and 2006. ...157
Aerial photograph mosaic (1957), corresponding QuickBird subscene (2003) and their classifications for one of the fens (La Grande-3) used for
a p p l i c a t i o n o f th e D e l p h i t e c h n i q u e s . . . 1 6 0 Transition between classes ("from-to" change detection) for 2 patterned
f e n s . . . . . . 1 6 2 Land cover change maps for the peatland F30 (Laforge-1 study site) : A) ...164
PARTIE
I
cHANGEMENTS
DE LA srRUcruRE
SpATTALE
DEs rouRBrEnes
DU
coMpLEXE
LAGRANDE
DEpurs
crNeuANTE
ANS
oesenvEs
AU MoyEN D'TMAGES
sATELLTTATRES
pANcHRoMATTQUES
e rnEs
HAUTE
nEsor-unoN
ET DE pHoros nEnrenNEs
CHAPITRE
1:
INTRODUCTION
1.1 Gontexte
du projet de recherche
Le pr6sente 6tude fait partie du projet multidisciplinaire < Aqualyse > des tourbidres dans le Complexe LaGrande : une indication de forte hydraulicit6 D qui porte sur l'6tude de l'6tat 6cologique et hydrologique des tourbidres bor6ales, de leur dynamique r6cente et de leur contribution au bilan hydrologique du Complexe LaGrande dans le contexte des changements climatiques (Payette et al., 2004). Ce projet de recherche est r6alis6 en partenariat entre l'lnstitut national de recherche scientifique (INRS-ETE), I'Universit6 Laval, I'Universit6 du Qu6bec d Montr6al, Hydro-Qu6bec et le Consortium Ouranos.
De manidre plus sp6cifique, cette thdse de doctorat s'inscrit dans le premier volet du pro1et < Aqualyse > dont un des objectifs principaux est d'6valuer via la comparaison d'images satellitaires et de photographies a6riennes i) l'6tat 6cologique actuel des tourbidres en fonction de leur structure spatiale concernant l'6tendue et la r6partition des compartiment terrestres et aquatiques ainsi que ii) leur changement r6cent en mesurant les pertes et les gains de chaque compartiment dans l'espace et le temps.
1.2 Probl6matique
Dans le bassin versant de la rividre La Grande (Baie de James, Qu6bec), les tourbidres comptent parmi les 6cosystdmes les plus importants, soit environ 15 o/o de la superficie de la r6gion (Tarnocai et al., 2000). Toutefois, malgr6 leur abondance, le r6le dans le cycle de l'eau, I'apport d I'alimentation des r6servoirs hydro6lectriques et la r6ponse des tourbidres aux changements climatiques restent m6connus d l'6chelle r6gionale. En effet, le bas niveau des r6servoirs hydro6lectriques du nord du Qu6bec au cours des deux dernidres d6cennies (Roy, 2004) et les 6carts constat6s entre les observations m6t6orologiques et les r6ponses hydrologiques (mesur6es et mod6lis6es) souldvent la question du rOle des tourbidres dans le cycle hydrologique 169ional et de l'adaptation des moddles hydrologiques actuellement utilis6s aux caract6ristiques propres aux bassins versants nordiques.
Des nombreuses 6tudes ont montr6 que la pr6sence des milieux humides dans les limites d'un bassin versant influence significativement le bilan hydrique de celui-ci (Quinton et al. 2003; Hayashi etal.2004; Todd et a|.,2006). De plus, la microtopographie des tourbidres structur6es influence la capacit6 de stockage et la r6activit6 de ces dernidres aux pr6cipitations (Price & Maloney, 1994; Glenn & Woo, 1997). Une 6tude comparative entre des tourbidres ombrotrophes, des tourbidres min6rotrophes et des lacs (Tardif et al,, 2009), r6alis6e dans le cadre du projet < Aqualyse ), a montr6 que I'importance de la fraction de I'eau libre est un facteur majeur du contrOle de la dynamique hydrologique de ces bassins.
Un inventaire a6rien r6cent effectu6 dans I'ensemble du Complexe LaGrande montre que plusieurs tourbidres min6rotrophes structur6es sont davantage aquatiques que terrestres. Les signes de d6gradation sont nombreux : I'envahissement des tourbidres par des lacs voisins, la d6gradation des lanidres et l'agrandissement des mares, la mort des arbres et des arbustes le long de leur bordure, les m6daillons de v6g6tation au milieu des lacs. Ces indices suggdrent une hausse r6cente de la nappe phr6atique r6gionale. Au cours des dernidres d6cennies au Qu6bec, d part du r6chauffement observ6 de 0,2 'C a 0,4 'C par d6cennie, au Sud, une augmentation de la quantit6 totale de pr6cipitations (neige et pluie) a 6t6 observ6e de m€me que du nombre de jours avec des pr6cipitations de faible intensit6. La quantit6 de neige a diminu6 dans le sud du Qu6bec mais a augment6 dans le nord (Ouranos,2010). Quelques 6tudes (Begin & Payette, 1988; Payette & Filion, 1993; Payette & Delwaide,2OO4) indiquent une hausse des niveaux lacustres au Nord du Qu6bec pendant le XX" sidcle due d la hausse des pr6cipitations. Cette tendance aurait affect6 les tourbidres du bassin versant de la rividre La Grande et pourrait 6tre a I'origine de la d6gradation de leur couvert v6g6tal et leur transformation en 6cosystdmes aquatiques. Cette hypothdse est soutenue par les 6tudes dendrochronologiques (Arlen-Pouliot, 2009) et pal6o6cologiques (Loisel & Garneau, 2010) des tourbidres bor6ales du bassin versant du Complexe LaGrande. Le processus de d6gradation du couvert v6g6tal et la transformation des tourbidres min6rotrophes structur6es en 6cosystdmes aquatiques caus6s par I'augmentation du niveau d'eau a 6t6 nomm6 < Aqualyse > (Payette et
al., 2004). Un tel changement de la structure des tourbidres pourrait modifier le r6gime d'6coulement et, par cons6quent, I'apport hydrique aux r6servoirs hydro6lectriques. De plus, une telle transformation pourrait avoir un impact sur le cycle du carbone des tourbidres (absorption ou 6mission des gaz d effet de serre (COz et CH+) (Belyea, 2007) et, par cons6quent, sur leur r6le dans le systdme climatique plan6taire.
Un des indices du ph6nomdne d'aqualyse est le changement du rapport de l'6tendue des compartiments terrestres et aquatiques des tourbidres. Cependant, malg16 leur valeur 6iologique, il y a un manque de donn6es sur l'6tat pr6sent et les tendances r6centes dans les tourbidres du Canada. De plus, peu de donn6es existent sur la couverture relative des mares et du couvert v6g6tal et leur d6veloppement corr6latif au fil du temps. Les donn6es disponibles proviennent principalement des 6tudes in situ des tourbidres isol6es. Cependant, cela limite la caract6risation appropri6e de la dynamique spatiale du ph6nomdne 6tudi6. En cons6quence, il existe un besoin croissant d'avoir un apergu de l'6tat actuel et pass6 des tourbidres min6rotrophes structur6es, ainsi que sur les tendances r6centes de d6veloppement de leur structure. Une meilleure connaissance du d6veloppement de la structure de tourbidres permettra une meilleure anticipation des impacts des changements climatiques.
Les vastes superficies occup6es par les tourbidres, leur 6loignement et la difficult6 d'y acc6der sont toutes des conditions qui favorisent I'utilisation de la t6l6d6tection comme outil le plus appropri6 pour la caract6risation du ph6nomdne d'aqualyse d l'6chelle 169ionale. Afin d'estimer la variation temporelle de l'6tendue des compartiments terrestres et aquatiques des tourbidres, des images satellitaires d trds haute r6solution, soit 0,60m (QuickBird, panchromatique, 2003 et 2006), et des photos a6riennes des ann6es 1950 ont 6t6 utilis6es. Pour b6n6ficier de la haute r6solution spatiale des images panchromatiques, nous avons fait appel d une classification dite <bas6e objet> qui tient compte non seulement de la r6flectance des objets mais aussi de toutes les autres informations spatiales et contextuelles de l'image.
Les connaissances acquises par cette 6tude peuvent servir pour l'adaptation des moddles hydrologiques utilis6s aux sp6cificit6s des bassins versants nordiques afin d'assurer une planification ad6quate de la production hydro6lectrique face aux changements climatiques actuels et futurs.
1.3 Hypothdse
de recherche
Dans ce contexte, I'hypothdse pos6e dans cette 6tude est que les tourbidres du complexe La Grande sont en voie de d6gradation depuis cinquante ans et se transforment progressivement en 6cosystdmes aquatiques par I'interm6diaire de l'augmentation du nombre et de la superficie des mares.
b .
c.
1.4 Objectifs
L'objectif principalde la thdse est de caract6riser le changement de la structure spatiale des tourbidres min6rotrophes du Complexe La Grande depuis les cinquante dernidres ann6es, en pr6cisant la r6partition et l'6tendue des compartiments terrestres et aquatiques d l'aide des images satellitaires panchromatiques d trds haute r6solution et des photos a6riennes noir et blanc des ann6es 1950.
Les objectifs sp6cifiques sont :
a. D6velopper une m6thodologie originale de classification bas6e objet des images panchromatiques en trds haute r6solution afin d'identifier et d6limiter les tourbidres structur6es;et leurs unit6s morphologiques (mares, lanidres)
Caractdriser la structure spatiale r6cente (1957) et actuelle (2003/2006) des tourbidres min6rotrophes structur6es du bassin versant de La Grande en pr6cisant la r6partition et l'6tendue des compartiments aq uatique, semi-aquatique et terrestre;
D6tecter et interpr6ter les changements de la structure spatiale survenue entre les dates compar6es.
1.5 Sites d'6tude
Guid6 par les diff6rences hydro-climatiques et 6cologiques r6gionales, nous avons choisi deux sites d'6tudes situ6s dans le bassin versant de la rividre La Grande (Qu6bec, Canada): le premier se trouve prds de I'a6roport du barrage hydro6lectrique La Grande-3 (53'33'33"N, 76'15'19"O) et le deuxidme se situe d l'est de la route vers le barrage hydro6lectrique Laforge-1 (54"12'12"N,72'19'10"O) (Figure 1.1). Le relief relativement plat, les d6p6ts de surface imperm6ables, le climat froid et la saison de croissance courte de ce bassin versant cr6ent des conditions propices au d6veloppement des tourbidres. La r6partition des tourbidres dans la r6gion du bassin de la rividre La Grande suit un gradient d'ouest en est, en fonction des conditions climatiques, topographiques et g6omorphologiques (Beaulieu-Audy et al., 2009). Le secteur ouest est principalement occup6 par des tourbidres ombrotrophes.
L G g c n d e
I aosin oersantde hriviimLaGrande
E a u RouEs
70"0It"o
1m :n 0 tmxtn
Figure 1.1 Localisation des deux sites d'6tudes dans le bassin yersant de la riviire La Grande (Qu6bec, Canada). Le site #1 se trouve pris de I'a6roport du barrage hydro6lectrique La Grande-3 (53'33'33"N,76'15'19"O) et le site #2 se situe d l'est de la route vers le barrage hydro6lectrique Laforge-l (54" 12' 12" N, 72'1 9'1 0"O).
Dans le secteur de LaGrande-3, d la limite des tourbidres ombrotrophes, les tourbidres en transition (ayant des caract6ristiques autant des tourbidres ombrotrophes que de tourbidres min6rotrophes) sont fr6quentes (Beaulieu-Audy et al., 2009). Les tourbidres min6rotrophes structur6es prennent de l'ampleur. Le relief est ondul6 avec des collines rocheuses vers le nord. L'altitude moyenne est d'environ 22Q m au dessus du niveau de la mer. Le climat est marqu6 par des 6t6s frais et des hivers froids. La temp6rature moyenne annuelle est d'environ -3,5'C et le total des pr6cipitations moyennes annuelles est d'environ 680 mm. La saison de croissance dure environ 130 jours (Bootsma et al. 2008). La v6g6tation r6gionale est domin6e par l'6pinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.). La pessidre d mousses est le type de for€t le plus important dans les d6pressions, tandis que la pessidre d lichens est r6pandue sur les hautes terres bien drain6es.
Le deuxidme site d'6tude est localis6 d environ 260 km d nord-est du premier, dans le secteur du r6servoir Laforge-1. Ce secteur est caract6ris6 par une temp6rature moyenne annuelle relativement basse (environ -4,2 "C) et par des pr6cipitations moyennes annuelles plus fortes (830 mm) que le secteur LaGrande-3. La saison de croissance est 6galement plus courte et se rapproche de 12Q jours (Bootsma et al. 2008). L'altitude moyenne du site est d'environ 445 m au dessus du niveau de la mer. ll abrite une diversit6 de collines rocheuses, de petits lacs et de tourbidres min6rotrophes structur6es 6troites et interconnect6s d'orientation est-ouest. Ces tourbidres sont principalement pauvres, le couvert v6g6tal est domin6 par les cyp6rac6es et les sphaignes. Elles sont caract6ris6es par un gradient microtopographique bien d6velopp6 ou les mares 6troites et peu profondes, perpendiculaires d la pente pr6valent. Cependant, plusieurs de ces tourbidres englobent des grandes mares avec des traces des lanidres d6grad6es et submerg6es qui suggdrent une coalescence r6cente. Le relief plus accentu6 et l'6coulement permanent de I'eau traversant ces tourbidres, enrichie en min€raux provenant des sols des collines voisines, retarde ou m6me emp6che leur d6veloppement en tourbidres ombrotrophes (Kuhry et al. 1993). La pessidre d lichens est le type de for€t dominant sur les collines pro6minentes autour des tourbidres.
1.6 Apport de la recherche
(contribution
scientifique)
Les r6sultats de la pr6sente recherche ont 6t6 r6sum6s dans deux articles et un compte-rendu de conf6rence. Le premier de ces articles porte sur la m6thodologie de la classification bas6e objet des images panchromatiques d trds haute r6solution. ll est publi6 dans le Journal Canadien de T6l6d6tection. Le deuxidme article se concentre sur l'analyse du changement r6cent de la structure spatiale des tourbidres min6rotrophes structur6es. Le compte-rendu de conf6rence r6sume 6galement quelques-uns des r6sultats principaux sur le changement de la structu re des to urbidres m i n6rotrophes structur6es.
1. Dissanska, M., Bernier, M. & Payette, S., (...). Recent change in the structure of patterned fens in the La Grande River watershed (Northern Quebec) using remote sensing techniques. Ecoscience, sera soumis en automne 2Q12.
2. Dissanska, M., Bernier, M. & Payette, S. (2011). Assessment of the recent change in the structure of patterned fens in the La Grande River watershed using remote sensing techniques. Proceedings of the first joint meeting of the Canadian Quaternary Association (CANOUA) and the Canadian Chapter of the International Association of Hydrogeologists (IAH-CNC) GeoHydro 2011: Water and Earth: The junction of Quaternary Geoscience and Hydrogeology, Quebec, 28 - 31 August 2011.
3. Dissanska, M., Bernier, M. & Payette, S., (2009). Object-based classification of very high resolution panchromatic images for evaluating recent change in the structure of patterned peatlands. Can. J. Remote Sens. / J. Can. T6l6d6tection 35(2): 189-215.
Certains des r6sultats de cette recherche ont fait l'objet de communications orales ou ont 6t6 pr6sent6s sous forme d'affiches :
Pr6sentations orales
1. Dissanska, M., Chokmani, K., Bernier, M., Garneau, M., Rousseau, A. N. & Payette, S. (2008). Suivi 6cohydrologique des tourbidres du bassin versant de la rividre La Grande d I'aide de t6l6d6tection. 76e Congrds de I'ACFAS, Colloque < Ecohydrologie des milieux humides nordiques>, Qu6bec, 5 - 9 mai 2008.
2. Dissanska, M., Bernier, M. & Payette, S. (2008). Evolution de la structure spatiale des tourbidres du Complexe La Grande depuis 50 ans: Volet t6l6d6tectioni Study of spatiotemporal development of peatlands in the La Grande River watershed using remote sensing. 15e colloque annuel du GRET: Evdnement tourbidres 2008, Qu6bec, 19 - 20 f6vrier 2008.
3. Dissanska, M., Bernier, M. & Payette, S. (2007). State of peatland aqualysis in the area of the hydroelectrical Complex LaGrande: Preliminary results. 8th International ACUNS Student Conference on Northern Studies, Saskatoon, 18 - 2l October 2007.
4. Dissanska, M., Bernier, M., Payette, S. & Schdfer, E. (2007). Etat de I'aqualyse des tourbidres du bassin versant de la rividre La Grande: R6sultats pr6liminaires. XXVII Colloque CEN, 1-2 f6vrier 2007, Qu6bec.
5. Dissanska, M., Bernier, M. & Payette, S. (2006). Etude de l'6volution de la structure spatiale des tourbidres du Complexe La Grande depuis cinquante ans, d I'aide des images satellitaires et des photos a6riennes. Journ6e des Sciences de la Terre et de I'Environnement 21 Avril 2006, Qu6bec.
Communications par affiche:
1. Dissanska, M., Arlen-Pouliot, Y., Bernier, M., Payette, S., Garneau, M., Saint-Hilaire, A., Chokmani, K. (2008). Aqualyse des tourbidres structur6es du bassin versant de La Grande Rividre : analyses stratigraphique, dendrochronologique et spatio-temporelle. 3e Symposium scientifique (Ouranos) sur la climatologie r6gionale et I'adaptation aux changements climatiques, 19-20 novembre 2008, Montrdal
2. Dissanska, M., Bernier, M. & Payette, S. (2007). Study of peatland aqualysis in the area of the hydroelectrical Complex La Grande using satellite panchromatic images of very high resolution. CRSS/ASPRS Specialty Conference "Our common borders-Safety, Security and the Environment through Remote Sensing", 28 October -3 November 20Q7, Ottawa
3. Dissanska, M., Schdfer, E., Chokmani, K., Bernier, M. & Payette, S. (2006) Etat de I'aqualyse des tourbidres de la r6gion de La Grande: R6sultats pr6liminaires. 2e Symposium scientifique (Ouranos) " Climatologie et adaptation d l'6chelle 169ionale", 2-3 novembre 2006, Montr6al
1 . 7 P l a n
d u d o c u m e n t
Ce document contient deux parties. La premidre partie est une synthdse de la thdse. Elle est divis6e en six chapitres. Le premier chapitre d6finit le contexte g6n6ral du projet, l'hypothdse de la recherche et les objectifs du doctorat. Le deuxidme chapitre traite des caract6ristiques g6n6rales des tourbidres et leur fonctionnement ainsi que l'6tat des connaissances sur la t6l6d6tection de tourbidres. Les trois chapitres suivants pr6sentent la m6thodologie utilis6e pour la r6alisation des objectifs fix6s et les r6sultats obtenus. Le troisidme chapitre est une synthdse de la m6thode utilis6e pour la classification bas6e objet des images satellitaires panchromatiques en trds haute r6solution. Le quatridme chapitre r6sume l'analyse du changement de la structure spatiale des tourbidres. Le chapitre 5 conclue en discutant des r6sultats obtenus et des perspectives de recherche.
La partie ll inclut les deux articles qui r6sument les r6sultats et les interpr6tations issues du projet doctoral. Les annexes contiennent les listes des tourbidres pour chaque site d'6tude et leurs caract6ristiques dans le cadre de cette recherche.
CHAPITRE
2:
REVUE
DE LA LFTERATURE
2.1 Ecologie
des tourbidres
Dans le but de mieux comprendre le ph6nomdne d'aqualyse et d'interpr6ter correctement les r6sultats de notre 6tude, ce chapitre r6sume les caract6ristiques g6n6rales des tourbidres comme le type, la structure, les diff6rents facteurs influengant le d6veloppement des tourbidres bor6ales et leur r6ponse 6ventuelle aux changements climatiques.
2.1.1 Tourbidres - apergu g6n6ral
Les tourbidres sont des milieux humides organiques, oi la nappe phr6atique se trouve prds, au niveau, ou au-dessus de la surface, en permanence ou assez long temps. Elles comprennent une accumulation de plus de 40 cm de tourbe sur laquelle croit une v6g6tation adapt6e aux sols satur6s d'eau (Groupe de travail national sur les terres humides, 1997). L'accumulation de tourbe est la r6sultante d'un taux de production de matidre organique par les organismes vivants sup6rieur au taux de d6composition (Moore & Bellamy, 1974; Damman, 1979; Payette & Rochefort, 2001). La d6composition lente de restes v€g6taux est g6n6ralement associ6e aux r6gions bor6ales et subarctiques, oir les conditions fraTches et humides et la saison de croissance assez courte sont propices au d6veloppement des tourbidres (Gore,1983; Kuhry et a l . , 1 9 9 3 ) .
2.1.2 Types de tourbidres
Les tourbidres se divisent en deux cat6gories principales, soit les tourbidres min6rotrophes (fen) et les tourbidres ombrotrophes (bog). Ces deux cat6gories se diff6rencient par leurs caract6ristiques morphologiques, hydrologiques, chimiques et ecologiques (Zoltai & Pollett, 1983; Zoltai & Vitt, 1995; Payette & Rochefort, 2001).
Les tourbidres ombrotrophes sont aliment6es essentiellement par les pr6cipitations atmosphdriques, le brouillard et I'eau de fonte. Cela implique qu'elles ne se trouvent qu'aux endroits mal drain6s oir les pr6cipitations d6passent l'6vaporation pendant la saison de croissance (Price et al., 1991). C'est une condition importante qui limite leur r6partition g6ographique. Le substrat tourbeux et l'eau circulant dans les tourbidres ombrotrophes sont trds acides, le pH est g6n6ralement inf6rieur d 5,0 (Payette & Rochefort, 2001). Ces conditions favorisent une v6g6tation domin6e par des sphaignes acidiphiles (Sphagnum fuscum, Sphagnum magellanicum, Sphagnum angustifolium, Spagnum cuspidatum), plusieurs 6ricac6es
(Kalmia angustifolia, Rhododendron groenlandicum, Andromeda glaucophylla, Chamaedaphne calyculata) et quelques cyp6rac6es (Buteau et al., 1994). L'6pinette noire et les lichens (Cladonia spp.) occupent les buttes plus sdches des tourbidres ombrotrophes.
Les tourbidres min6rotrophes b6n6ficient des pr6cipitations et des apports en eaux provenant des sols min6raux environnants. Par cons6quent, elles sont plus oxyg6n6es et plus riches en nutriments. Habituellement, la nappe phr6atique affleure ou se trouve d quelques centimdtres sous la surface. La tourbe en profondeur est beaucoup plus d6compos6e que celle des tourbidres ombrotrophes. Les tourbidres min6rotrophes ont un pH plus 6lev6 que celui des tourbidres ombrotrophes. Le tapis v6g6tal des tourbidres min6rotrophes varie selon l'6tat trophique de celles-ci. Les fens plus pauvres en 6l6ments nutritifs sont colonis6s par plusieurs espdces de sphaignes. Les parties plus humides des fens plus riches sont constitu6es g6n6ralement de plantes herbac6es du genre Carex et de certaines bryophytes (Campylium
stellatum, Scorpidium scorpioides, Sphagnum warnstorfif). Les arbustes (Myrica gale, Betula glandulosa) et les arbres, surtout le m6ldze laricin (Larix laricina), colonisent les buttes ou les surfaces plus sdches.
Ces principaux types des tourbidres peuvent 6tre 6galement subdivis6es en fonction du couvert v6g6tal, de la morphologie de surface, de la proximit6 de plans d'eau et de la topographie du bassin (Groupe de travail national sur les terres humides, 1997). Les tourbidres structur6es, par exemple, repr6sentent une cat6gorie particulidre. Plusieurs tourbidres min6rotrophes et ombrotrophes montrent, en effet, une forte h6t6rog6n6it6 topographique (buttes-d6pressions ou mares-lanidres) (Foster et al. 1983). Les tourbidres structur6es sont caract6ris6es par des cr€tes de tourbe, basses et 6troites, en alternance avec des d6pressions humides et des mares, perpendiculaires d la direction du drainage (Groupe de travail national sur les terres humides, 1997). ll existe un gradient microtopographique de la v6g6tation entre les buttes et les d6pressions qui est caract6ris6 par un changement dans la composition, l'abondance ou la croissance d'espdces v6g6tales. Cette succession est contr6l6e par diff6rents facteurs physiques, chimiques ou biologiques, notamment, le niveau de la nappe phr6atique, le contenu en nutriments et la diff6rence de production et de d6composition entre les diff6rentes unit6s morphologiques (Payette & Rochefort, 2001).
2.1.3 D6veloppement des tourbiires
Les tourbidres sont des 6cosystdmes dynamiques, constamment en changement, en croissance ou en d6gradation (Moore & Bellamy, 1974; Zoltai & Pollett, 1983). Cependant, grdce d leurs caract6ristiques uniques, elles peuvent modifier leur environnement et se maintenir assez longtemps sous diff6rentes conditions climatiques (Zoltai & Vitt, 1995; Belyea & Clymo, 2001).
2.1.3.1 Formation et 6volution
En g6n6ral, les tourbidres se forment soit par paludification (transformation des habitats terrestres en tourbidres), soit par comblement (entourbement des lacs peu profonds ou des plans d'eau), soit par une alternance de ces deux processus selon la topographie, l'hydrologie du site ou les conditions climatiques (Payette, 2005). Des 6tudes stratigraphiques r6vdlent que la paludification est le processus le plus fr6quent de formation des tourbidres en Am6rique du Nord (Janssens et al., 1992; Payette, 2005). Au Qu6bec nordique, la formation des tourbidres a d6but6 il y a environ 7000 ans BP, et varie selon l'6poque de d6glaciation des terres, les particularit6s du bassin versant et les conditions climatiques (Payette, 1984; Payette & Rochefort, 2001). L'accumulation de la tourbe est la r6sultante d'un taux de production primaire exc6dant le taux de d6composition (Charman, 2002). La d6composition lente de la tourbe dans les tourbidres nordiques r6sulte d'un bilan hydrique positif, de conditions anoxiques au sein de la colonne de tourbe, des basses temp6ratures et de la r6sistance d la d6composition de certaines espdces v6g6tales.
L'analyse stratigraphique des tourbidres suggdre qu'une des voies pr6f6rentielles du d6veloppement des tourbidres est la transformation des tourbidres min6rotrophes en tourbidres ombrotrophes (Kuhry et al., 1993). Suite d I'accumulation progressive de la tourbe, la surface des tourbidres min6rotrophes ne regoit plus d'apports min6raux en provenance des sols avoisinants et sous-jacents, et elles se transforment alors en tourbidres ombrotrophes. Cette transition est accompagn6e de changements hydrologiques, chimiques et floristiques (Moore & Bellamy, 1974; Glaser et al., 2OO4). A cause de I'arr€t des apports min6raux, le pH diminue et la surface des tourbidres s'acidifie rapidement.
Cette transition rapide explique la distribution bimodale du pH et du nombre relativement faible de tourbidres interm6diaires (ou mixte) ayant des caract6ristiques autant des tourbidres ombrotrophes que des tourbidres min6rotrophes. Les tourbidres interm6diaires sont fr6quentes dans la r6gion de La Grande-3 (Beaulieu-Audy et al., 2009) prds de la limite nordique des tourbidres ombrotrophes.
2.1.3.2 Facteurs influengant le d6veloppement des tourbiires
Les facteurs autogdnes (d'origine interne d l'6cosystdme) et allogdnes (externes - climat, hydrologie r6gionale, approvisionnement en nutriments, topographie, perturbations naturelles ou anthropiques) contrOlent le d6veloppement des tourbidres en interagissant constamment (Damman, 1979; Kuhry et al., 1993; Charman, 2002).
Les facteurs allogdnes comme des conditions climatiques favorables et une topographie qui assurent un excds hydrique et une nappe phr6atique fluctuante sont les facteurs pr6-requis pour l'initiation des tourbidres (Payette & Rochefort, 2001). En effet, la r6partition actuelle des tourbidres indique que les paramdtres climatiques jouent un r6le important au moins dans leur formation (Damman, 1979;Toltai & Pollett, 1983; Halsey et al., 1998; Price, 2001). Cependant, la tendance g6n6rale dans la succession des tourbidres des fens riches, aux fens pauvres et aux tourbidres ombrotrophes suggdre une forte influence des facteurs autogdnes (accumulation de la tourbe, changements chimiques comme l'oligotrophication et I'acidification) (Kuhry et al., 1 e e 3 ) .
Les processus hydrologiques, g6ochimiques et 6cologiques sont cruciaux pour l'existence et la maintenance des tourbidres (Glaser, 1992; Vitt, 1994; Damman, 1995; Zoltai et al. 1995). Ces processus sont interd6pendants. Les facteurs abiotiques comme le r6gime hydrologique et les 6l6ments chimiques dissous, interagissent avec les processus biotiques pour cr6er une v6g6tation caract6ristique (Zoltai & Vitt, 1995). L'hydrologie joue un r6le trds important dans leur d6veloppement en contrOlant les processus physiques, chimiques et biologiques de ces milieux (lvanov, 1981; Price, 2001). En effet, la profondeur de la nappe phr6atique est un facteur cl6 dans l'6volution des tourbidres, car elle influence la production de m6me que le taux de d6composition de la matidre organique, le transport des nutriments et la r6partition des v6g6taux (Belyea, 1999; Hilbert et a|.,2000). De son cot6, les processus hydrologiques sont dict6s par les facteurs du climat et du paysage (la g6ologie, la topographie), qui contrOlent Ia nature et I'amplitude des flux de l'eau et des nutriments dissous.
2.1.3.3 D6veloppement du microrelief
Comme il a 6t6 mentionn6 dans la section 2.1.2, une grande partie des tourbidres nordiques (bor6ales et subarctiques) affiche une surface structur6e, caract6ris6e par une alternance de lanidres v6g6tales (ou buttes) et des petites mares, des d6pressions humides v6g6talis6es ainsi que de grandes mares de forme variable. Dans la r6gion du r6servoir hydro6lectrique Laforge-1, oil se situe l'un des nos sites d'6tude, les fens structur6s sont trds r6pandus. Ces structures se forment sur une faible pente (moins de I %) qui permet d l'eau de circuler librement d travers la tourbidre par infiltration et par drainage de surface. Si la pente est plus prononc6e, les mares sont plus 6troites et, au contraire, elles sont plus larges si la pente est plus faible (Zoltai & Pollett, 1983). Plusieurs hypothdses li6es d l'aspect biotique, d I'activit6 p6riglaciaire ou d l'influence de la gravit6 ont 6t6 propos6es pour expliquer I'origine de cette structure particulidre (Moore & Bellamy, 1974; Foster et al., 1983; Seppdla & Koutaniemi, 1985; Payette & Rochefort, 2001). Cependant, la plupart des chercheurs appuient I'hypothdse du d6veloppement secondaire de la microtopographie attribu6 aux facteurs biotiques (accumulation diff6rentielle de la tourbe) qui pourrait 6tre amplifi6 par des m6canismes physiques (Foster et al., 1983; Foster & Fritz, 1987; Belyea & Lancaster,2O02). Ce m6canisme de r6troaction positive ne suffit pas pour expliquer toute la r6gularit6 spatiale des microformes observ6e chez les tourbidres structur6es, notamment I'alternance des lanidres de tourbe, basses et 6troites, avec des d6pressions humides et des mares, perpendiculaires d la direction du drainage. Le patron caract6ristique de ces tourbidres est associ6 d la pente de la surface et l'accumulation d'eau de surface en amont de buttes qui inhibe.la croissance de plantes et affecte par cons6quent la distribution de futures buttes (Rietkerk et al., 2004).
Quelques 6tudes montrent que les mares se forment quelques milliers d'ann6es aprds que la tourbe ait commenc6 d s'accumuler (Foster et al. 1983; Foster & Fritz, 1987; Foster & Wright, 1990; Karofeld, 1998; Belyea & Lancaster, 2002). La formation asynchrone et la profondeur variable des mares seraient des faits appuyant l'hypothdse de I'origine autogdne de la microtopographie (Foster & Wright, 1990; Karofeld, 1998). Cependant, comme pour les autres types des tourbidres, la r6partition g6ographique des tourbidres structur6es suggdre que les conditions climatiques (les pr6cipitations, la temp6rature, la longueur de la saison de croissance) jouent un r6le d6terminant (Payette & Rochefort, 2001).
Une fois form6es, avec un surface aquatique libre de v6g6tation, les mares s'agrandissent et s'approfondissent par l'activit6 biologique - m6canisme de r6troaction positive qui accentue les petites diff6rences initiales dans le taux d'accumulation de la tourbe (Belyea & Clymo,2001). Ce processus s'amplifie par l'activit6 bact6rienne, l'action de I'eau (aqualyse), celle du gel/degel (Foster et al., 1983) ou par le d6tachement de la tourbe inond6e d cause de I'accumulation des bulles de CH+(Karofeld, 1998; Scott et al., 1999). Les patrons de surface persistent au m6me endroit pendant des sidcles en augmentant ou contractant en fonction des conditions hydrologiques (Barber, 1981; lvanov, 1981; Belyea & Clymo, 2001). Selon Belyea & Clymo (2001), la stabilit6 de la structure d6pend du taux d'accumulation de la tourbe et de la profondeur de la nappe phr6atique. La probabilit6 de l'inversion (comblement des mares avec de l'eau libre par la v6g6tation) est trds faible, sauf dans le cas d'un drainage catastrophique caus6 par la coalescence de deux mares et la baisse cons6quente du niveau d'eau de la mare qui se trouve plus haut ou d cause du drainage par des canaux souterrains (Belyea, 2007). De fagon g6n6rale, avec le d6veloppement de la tourbidre, le compartiment aquatique augmente et celui du couvertv6g6tal diminue (Foster& Fritz, 1987; Karofeld, 1998). Selon Belyea (20Q7),la proportion de compartiment aquatique et terrestre dans les conditions de stabilit6 du systdme (cas oir les conditions 6cologiques n6cessaires pour I'existence du couvert v6g6tal et l'accumulation de la tourbe soient assur6es) est limit6 par le gradient de la surface (Belyea, 2007). Les r6sultats de Belyea (2007) montrent 6galement l'ind6pendance de l'abondance des mares avec les variables climatiques. N6anmoins, une 6tude de la dynamique des mares des tourbidres du bassin versant de la rividre La Grande (Collins, 2005) montre que celles-ci sont trds sensibles aux variations des conditions m6t6orologiques.
2.1.4 Changements climatiques et aqualyse
Les tourbidres sont des 6cosystdmes interm6diaires entre les systdmes terrestres et les systdmes aquatiques et elles sont susceptibles d'6tre vuln6rables aux changements climatiques. En effet, le fonctionnement, la distribution et le type des tourbidres sont fortement d6pendants du climat. Toutefois, leur r6ponse aux changements climatiques reste contradictoire.
Les tourbidres ont montr6 la r6silience face aux changements climatiques qui se sont produits dans le pass6. Toutefois, l'ampleur des changements climatiques futurs pr6vus et les 6v6nements extr6mes peuvent pousser de nombreuses tourbidres au-deld de leur seuil d'adaptation (Parish et al., 2008).
La forte d6pendance des tourbidres ombrotrophes aux pr6cipitations suggdre qu'elles seront plus sensibles au r6chauffement et d l'augmentation des pr6cipitations pr6vus dans les prochaines d6cennies (Glaser & Janssens, 1986; Charman, 2002).
Selon diff6rents sc6narios de simulation des Moddles de Circulation G6n6rale (MCG) pour le nord du Qu6bec, une hausse de la temp6rature de 4 "C a 5 'C en hiver et de 2 'C a 3'C en 6t6 est envisag6e. Une telle augmentation de la temp6rature aura comme effet la r6duction de la p6riode de gel et une augmentation du taux d'6vaporation et d'6vapotranspiration. Ces pertes en eau devraient 6tre compens6es par une hausse consid6rable des pr6cipitations d'environ 10 d 20 o/o en hiver et 5 d 10 % en et6 (DesJarlais et al., 2004). Cependant, il est difficile de pr6dire quelle sera la r6ponse pr6cise des tourbidres bor6ales d un tel changement, d cause de l'6quilibre fragile entre les pr6cipitations et l'6vaporation qui contrOle leur d6veloppement et de la r6ponse diff6rentielle des espdces v6g6tales (Moore et al., 1998; Weltzin et al., 2000; Talbot et al., 2010).
La plupart des 6tudes portant sur I'influence des changements climatiques sur le d6veloppement de tourbidres pr6voient une baisse de la nappe phr6atique en r6ponse d une hausse des temp6ratures (Rouse, 1998; |PCC,2OOl; Strack et a1.,2006; Tarnocai,2006). Par contre, les r6sultats des analyses dendrochronologiques des arbres riverains aujourd'hui ennoy6s en permanence (Begin & Payette, 1988; Payette & Filion, 1993; Payette & Delwaide, 2004) indiquent que pendant le XX" sidcle le niveau des lacs du nord du Qu6bec a augment6 par rapport d celui du XlX" grdce d la hausse des pr6cipitations de neige. Les 6tudes dendrochronologiques (Arlen-Pouliot, 2009) et pal6o6cologiques (Loisel & Garneau, 2010; Van Beflen & Garneau, 2011) des tourbidres bor6ales du bassin versant du Complexe La Grande ont r6v6l6 aussi une tendance vers des conditions plus humides durant le dernier sidcle. La d6gradation avanc6e du couvert v6g6tal des tourbidres min6rotrophes et la formation de grands lacs peu profonds avec des m6daillons de tourbe au centre des lacs observ6es durant les inventaires a6riens effectu6s e l'6t6 2005 et 2006 suggdrent que les conditions climatiques plus humides pourraient 6tre d I'origine de cette d6gradation (aqualyse).
Certaines 6tudes men6es au sud du Labrador et d l'est du Qu6bec signalent un ph6nomdne similaire (Foster et al., 1983; Engstrom, 1984). Selon Foster et al. (1983), la d6gradation par l'activit6 bact6rienne et par l'inondation et la coalescence cons6quente sont les raisons principales de ce ph6nomdne.
Malgr6 leur fragilit6 apparente, les tourbidres persistent pendant des milliers d'ann6es grAce d leur capacit6 d'autor6gulation et de modification de leur environnement pour maintenir leur propre fonctionnement. L'existence des tourbidres est une preuve claire qu'elles ont 6t6 un puits de carbone gr6ce d un taux de productivit6 exc6dant la d6composition pendant des milliers d'ann6es (Waddington & Roulet, 2000). Ces 6cosystdmes uniques couvrent moins de 3 o/o de la surface de la Terre, mais elles ont accumul6 environ un tiers du carbone stock6 dans le sol, soit 547 Pgt C (Yu et a1,.,2010). Comme le montrent plusieurs 6tudes, le bilan du carbone est en fort lien avec la position de la nappe phr6atique (Pellerin & Lavoie, 2003; Belyea & Malmer, 20Q4; Pelletier et al., 2OO7). Tout changement d long terme de la position de la nappe phr6atique affectera le bilan du carbone. Des conditions plus humides conduiraient d une baisse de s6questration ou m6me d une perte du carbone stockE (Waddington & Roulet, 2000; Pelletier et al., 2011). Vu l'importance de ces 6cosystdmes dans le cycle du carbone et, par cons6quent, leur rOle dans le systdme climatique plan6taire, il est important de mieux comprendre la 16ponse des tourbidres aux changements climatiques r6cents.
2.2 Suivi des tourbidres
par t6l6d6tection
La g6n6ralisation des r6sultats des 6tudes 6cologiques ou hydrologiques in situ particulidres d un site donn6 est un d6fi qui peut 6tre relev6 par la t6l6d6tection. Les donn6es relatives d l'6tat actuel et pass6 de la v6g6tation, de I'humidit6 du sol et de la structure des tourbidres, pourraient €tre fournies par la t6l6d6tection.
En effet, les images satellitaires sont souvent utilis6es dans les 6tudes 6cologiques et hydrologiques des tourbidres (Toyrii et al., 2001; Quinton et al., 2003; Racine et al., 2005). Compte tenu de la r6solution spatiale des capteurs, l'6tude des tourbidres a surtout concern6 les aspects reli6s d I'identification, I'inventaire et la classification des principaux types. Comme les milieux humides sont des systdmes complexes et h6t6rogdnes, l'automatisation de leur cartographie repr6sente un d6fi technologique. Diff6rentes techniques ont 6t6 propos6es pour relever ce d6fi. Une revue explicite des capteurs et des techniques de classification exploit6es le plus fr6quemment pour les 6tudes 6cologiques et hydrologiques des milieux humides a 6t6 pr6sent6e par Ozesmi & Bauer (2002), Poulin et al. (2002) et Fournier et al. (2007).
Avec le lancement des capteurs d trds haute r6solution (SPOT 5, lkonos, QuickBird), le probldme de l'h6t6rogeneit6 des tourbieres a pris de I'ampleur car chaque pixel de I'image peut avoir une signature particulidre. Les m6thodes traditionnelles de classification s'avdrent
' P = 1 0 ' 5
inefficaces pour une d6limitation automatique des tourbidres (Dechka et al., 2002} Des m6thodes plus sophistiqu6es dites bas6e objet explorant le contexte spatial du pixel, ont 6t6 d6velopp6es (Burnett & Blaschke, 2003). La diff6rence principale par rapport au traitement traditionnel d'image est que I'unit6 de base de l'analyse bas6e objet est un groupe de pixels ayant des caract6ristiques spectrales semblables (< l'objet >) et non le pixel isol6. Le b6n6fice de la classification bas6e objet est que les objets contiennent plus d'information que celle fournie par les pixels isol6s. Comme compl6ment d I'information spectrale, chaque objet contient de I'information sur sa forme, sa dimension, sa texture, ses sous-objets et super-objets, ainsi que sur le contexte des objets qui I'entourent. Contrairement d l'analyse < par pixel ), qui s'appuie sur la statistique des pixels, la m6thode bas6e objet se fonde sur la caract6ristique structurale des objets et leur relation spatiale et fonctionnelle (Guindon, 1997). La classification bas6e objet a donn6 des r6sultats prometteurs (Sugumaran et al., 2004; Hubert-Moy et al., 2006; Dissanska et al., 2QQ7; Grenier et al., 2007). Burnett et al. (2003) ont propos6 une organisation hi6rarchique des objets segment6s qui permet une meilleure exploitation des liens contextuels entre les diff6rentes unit6s des tourbidres. Les limites floues des tourbidres et le m6lange des signatures de l'eau, du sol et de la v6g6tation dans les pixels emp6chent la classification pr6cise des images. L'int6gration de la logique floue dans les classificateurs am6liore la d6tection des zones de transition (Chiu & Couloigner, 2006).
L'exploitation de la variation spatiale (texture) de l'image est devenue un aspect important dans I'analyse et la classification des images d trds haute r6solution (Chiu & Couloigner, 2004; Chiu & Couloigner, 2006). Plusieurs 6tudes ont montr6 que la pr6cision dans la classification des images s'am6liore en combinant la texture et l'information contextuelle avec les donn6es spectrales (Dedieu et al., 1997; He & Collet, 1999; Franklin et al., 2OQ1; Coburn & Roberts, 2Q04; Tso & Olsen, 2004).
Les photos a6riennes restent une source d'information pr6cieuse pour des 6tudes historiques de la dynamique des 6cosystdmes grAce d la r6solution spatiale qu'elles offrent (Pellerin & Lavoie, 2003). Elles sont souvent utilis6es pour l'6valuation des changements spatiaux et temporels de diff6rents types de milieux humides (Hefner & Storrs, 1994; Dahl, 2000; Pellerin & Lavoie, 2003; Huckle et al., 2004) ainsi que pour le suivi de petits bassins d'eau comme les petites mares printanidres (Lathrop et al., 2005) et les 6tangs thermokarstiques (Yoshikawa & Hinzman, 2003). L'analyse des photos a6riennes s'effectue habituellement par photointerpr6tation.
Toutefois, le processus de photointerpretation est trds laborieux, chronophage et d6pend de l'exp6rience et de la formation de l'interprdte (Hefner & Storrs, 1994). Par exemple, la dynamique r6cente des mares de trois tourbidres du bassin versant de la rividre La Grande a 6t6 6tudi6e par photointerpr6tation (Collins, 2005). La m6thode d'extraction de paramdtres des mares n'6tant pas automatis6e, la subjectivit6 de I'interpr6tation pourrait avoir biais6 les r6sultats.
Dans la suite de ces travaux sur la dynamique r6cente des mares, le premier objectif de la pr6sente 6tude est de d6velopper une approche automatis6e en vue de connaitre le changement r6cent des compartiments terrestres et aquatiques d l'aide de photos a6riennes noir et blanc et d'images satellitaires panchromatiques d trds haute r6solution.
CHAPITRE
3:
CLASSIFICATION
BASEE
OBJET DES IMAGES
SATELLITAIRES
PANCHROMATIQUES
EN TRES HAUTE
RESOLUTION
3.1 lntroduction
Compte tenu de la petite taille des 6l6ments microtopographiques des tourbidres min6rotrophes structur6es (parfois le diamdtre des mares et la largeur des lanidres est moins de 1 m), des images d trds haute r6solution spatiale et une m6thode appropri6e de traitement sont n6cessaires pour la r6alisation de la pr6sente 6tude. Le choix de la plus vieille image disponible pour cette r6gion se limite aux photographies a6riennes noir et blanc de 1957. Pour l'6tude de l'6tat actuel des tourbidres, nous avons s6lectionn6 des images en bande panchromatique du satellite QuickBird. Au d6but de cette recherche, le satellite QuickBird fournissait des images d la plus haute r6solution disponible pour des satellites commerciaux, notamment 60 cm de r6solution en mode panchromatique. Cependant, l'information spectrale des images panchromatiques est assez limit6e malgr6 leur haute r6solution spatiale. Donc, pour 6tre capable de b6n6ficier de la haute r6solution spatiale de ces images, il est n6cessaire de chercher des caract6ristiques autres que celle de la r6flectance spectrale et d'exploiter le contexte spatial du pixel.
Alors, afin de surmonter les limitations li6es au traitement des images d trds haute r6solution, la premidre 6tape de ce travail consistait au d6veloppement d'une m6thode de classification bas6e objet des images d trds haute r6solution spatiale pour I'identification des tourbidres structur6es et de leurs diff6rentes unit6s morphologiques (mares, lanidres). Cette m6thode devait 6tre applicable tant sur des images num6riques satellitaires que sur des photographies ariennes d'archive. Pour cette raison, juste la bande panchromatique des images QuickBird a 6t6 utilis6e. Le pr6sent chapitre r6sume la m6thode semi-automatique d6velopp6e pour la classification des images satellitaires panchromatiques d trds haute r6solution spatiale et des photos a6riennes noir et blanc. Une description d6taill6e de cette m6thodologie a d6jd 6t6 publi6e (Dissanska et al., 2009).
3.2 M6thode
Afin d'extraire l'information sur l'6tat r6cent et pass6 des tourbidres min6rotrophes, une classification bas6e objet a 6t6 appliqu6e. Avant la classification des images, un traitement initial sur les donn6es a 6t6 effectu6 afin de corriger les distorsions g6om6triques caus6es par la courbure de la Terre et sa rotation, I'altitude, la vitesse et le comportement de la plate-forme, le relief d la surface, etc. Compte tenu que notre 6tude 6tait limit6e uniquement d une seule bande spectrale (panchromatique des images QuickBird et monochromatique des photos a6riennes noir et blanc), nous avons exploit6 l'information texturale pour la segmentation des images satellitaires et comme critdre suppl6mentaire de s6parabilit6 des classes. Dans les sections suivantes, les principes g6n6raux du traitement des images sont pr6sent6s. Une description d6taill6e pour chaque 6tape de traitement et paramdtres utilis6s (correction g6om6trique, analyse de texture, segmentation, hi6rarchie des classes, attributs utilis6s pour la classification, validation de la classification) est donn6e dans (Dissanska et al., 2009) et (Dissanska et al., 2011)
3.2.1 Donn6es images
Dirig6 par une faible disponibilit6 des photos a6riennes et la n6cessit6 d'une r6solution appropri6e d nos objectifs, nous avons utilis6 trois images panchromatiques QuickBird (deux images pour La Grande-3 site (acquises le 12 et 17 ao0t 2003, r6solution 0,60 m), une image pour Laforge-1 site (acquise le 2 septembre 2006, r6solution 0.60 m) et 8 photos a6riennes noir et blanc (4 photos pour chaque site d'6tude - La Grande-3, 6chelle 1:60 000, acquises le 25 juin 1957 et Laforge-1, 6chelle 1:40000, acquises le 25 juin 1957). Les photos a6riennes proviennent de la Photothdque nationale de l'air. Elles ont 6t6 agrandies et num6ris6es par la compagnie Hauts-Monts lnc. La photographie argentique ne peut 6tre grossie d une 6chelle donn6e sans tenir compte de la granularit6 de l'6mulsion qui devient un facteur limitant. Dans notre cas, il s'est av6r6 plus appropri6 de num6riser et de grossir les photos a6riennes d l ' 6 c h e l l e 1 : 6 0 0 0 0 a 1 8 1 5 d p i , c e q u i d o n n e u n e r6 s o l u t i o n d e p i x e l d 0 , 8 4 m a u s o l q u i e s t relativement comparable d celle des images QuickBird. Les photos pour la r6gion Laforge-1 6tant d l'6chelle 1 : 40 000 ont 6t6 num6ris6es d 1215 dpi pour obtenir une r6solution au sol 6gale d 0,84 m.
Comme des donn6es auxiliaires pour la correction g6om6trique, nous avons utilis6 un moddle num6rique d'altitude (MNA) de r6solution de 50 m, le relev6 GPS (Global positioning system) de la route de Radisson d Brisay (pr6cision de > 5 m) ainsi que deux orthoimages Landsat-7 ETM+ (panchromatique, r6solution de 15 m) et une image SPOT-S (panchromatique, r6solution de 2,5 m). De nombreuses photographies num6riques obliques et des photographies acquises lors de survols en h6licoptdre et des campagnes de terrain (mai 2005 et ao0t 2006) ont 6galement 6t6 utilis6es pour l'6talonnage et la validation de la m6thode. Les bandes multispectrales des images QuickBird (r6solution de 2.40 m) ont 6t6 ainsi utilis6es pour soutenir I'interpr6tation de l'6chantillon al6atoire d'objet al6atoires utilis6s pour la validation, car elles offrent une meilleure distinction entre les milieux tourbeux et les hautes terres. Plus de d6tails sur les images et les donn6es auxiliaires utilis6es sont fournis dans Dissanska et al. (2009).
3.2.2 Pr6traitement des images 3.2.2.1 Corrections g6om6triques
Les images QuickBird utilis6es sont en mode standard, ce qui signifie que les calibrations radiom6triques, les corrections des distorsions dues aux d6tecteurs ainsi que les corrections g6om6triques selon une projection cartographique donn6e d l'aide d'un MNA assez grossier ont 6t6 faites par le fournisseur d'images (DigitalGlobe). Cependant, les images QuickBird avaient un d6calage consid6rable avec les points de contrOle au sol (Figure 6.2, dans Dissanska et al. (2009). Afin d'obtenir une correction ad6quate, nous avons appliqu6 une transformation polynomiale de premier ordre en utilisant les points de contr6le de la route Radisson - Brisay, orthoimages Landsat-7 ETM+ (bande panchromatique, r6solution 15 m, r6gion La Grande-3) ou SPOT 5 (bande panchromatique, r6solution de 2,5 m, r6gion Laforge-1). L'orthorectification de l'image SPOT 5 a 6te produite d partir de l'orthoimage LANDSAT-7 ETM+ et les points de contr6le de la route Radisson - Brisay. Les photos a6riennes ont 6t6 corrig6es d l'aide de la m6thode photogramm6trique en utilisant les paramdtres de la cam6ra, le MNA et les points de contrOle provenant des images QuickBird g6or6f6renc6es, Landsat-7 ETM+ (169ion La Grande-3) ou SPOT 5 (r6gion Laforge-1). Pour le calcul de la nouvelle valeur du pixel dans sa nouvelle position, nous avons appliqu6 la convolution cubique. Toutes les images ont 6t6 g6or6f6renc6es en projection UTM (Universal Transverse Mercator), la zone 18 Nord, dans le systdme de r6f6rence g6od6sique NAD83 (North American Datum de 1983)
Aprds la correction g6om6trique, les deux images QuickBird pour le site de La Grande-3 ont 6t6 mosaiqu6es. Pour la cr6ation de la mosaque une normalisation radiom6trique (< color balance >) a 6t6 appliqu6e afin d'6liminer les diff6rences dues d l'angle de vis6e (7' et 12') ou les conditions m6t6o pr6c6dant leur acquisition. Les photographies a6riennes orthorectifi6es ont 6t6 utilis6es pour cr6er deux mosalQues couvrant les deux sites d'6tude. Cependant, il est important de noter que, malg16 que l'erreur quadratique moyenne des photographies orthor6ctifi6es soit < 1 pixel (0,82 m et 0,64 m en directions X et Y respectivement), le d6calage entre les photos a6riennes et QuickBird d certains points de contr6les ind6pendants (lCPs) est consid6rable (de l'ordre de 15 m). Comme r6sultat, les cartes produites d partir des images des deux dates diff6rentes (photos a6riennes - 1957, QuickBird - 2003 (La grande-3), 2006 (Laforge-1)) ne sont pas parfaitement cal6es et la comparaison directe de ces cartes 6tait impossible. Afin de rem6dier d ce probldme, les sous-scdnes de la mosatque de photographies a6riennes contenant des tourbidres individuelles et la classification de cette zone ont en outre 6t6 recal6es d la zone correspondante d'images QuickBird.
3.2.2.2 Analyse de texture
Pour l'analyse de texture nous avons appliqu6 une m6thode statistique bas6e sur la matrice de co-occurrence GLCM (Grey level co-occurrence matrix) introduite par (Haralick et al., 1973). Les statistiques sont bas6es sur les fr6quences d'apparence des niveaux de gris dans une fen€tre glissante. La taille de fen€tre est un paramdtre crucial et son choix d6pend de la taille des objets trait6s et de la r6solution d'image. Cependant, il n'y a pas de fendtre de taille unique qui pourrait bien caract6riser la gamme de textures et classes du couvert terrestre pr6sent sur une image donn6e (Coburn & Roberts, 2004). Une assez grande fen6tre pourrait capter plus d'une cat6gorie d'occupation du sol et cela va d6t6riorer la d6tection des caract6ristiques uniques d chacune des classes. Une taille plus petite de la fen6tre permet de garder la variance assez basse et maximiser la s6parabilit6 des classes. De plus, la petite taille de la fen6tre pourrait jouer le r6le de filtre < passe haut > (c.-d-d. accentue les zones de forte variations de luminosit6 comme les contours) pour les zones transitionnelles comme celles entre les mares et les lanidres. La taille optimale pour l'analyse de texture a 6te 6tablie en explorant les semivariogrammes omnidirectionnels de 9 classes structurales pr6sentes sur les images (for6t_lichen, for6t dense, for6!_tourbe, fen, fen_petites mares, fen_mares, bog, bog_mares, br0lis/roche_v6g6tation). Nous avons retenu une taille de fendtre de 5x5 pixels pour QuickBird et 3x3 pixels pour des photos a6riennes comme 6tant la plus appropri6e pour l'analyse de texture. Le nombre de niveaux de gris influence aussi l'image finale. Le nombre de niveau de gris a 6t6 r6duit en appliquant une 6galisation d'histogramme de manidre d attribuer d chaque
